흡입 마취제

전신마취는 약물에 의해 유발되는 중추신경계의 가역적 억제로, 신체가 외부 자극에 반응하지 않는 상태를 말합니다.

흡입 마취제가 전신 마취제로 사용된 역사는 1846년 최초의 에테르 마취제가 대중에게 공개되면서 시작되었습니다. 1940년대에는 이산화이질소(Wells, 1844)와 클로로포름(Simpson, 1847)이 사용되기 시작했습니다. 이러한 흡입 마취제는 1950년대 중반까지 사용되었습니다.

1951년 할로탄이 합성되어 러시아를 포함한 여러 국가의 마취과에서 사용되기 시작했습니다. 거의 같은 시기에 메톡시플루란이 개발되었지만, 혈액과 조직에 대한 용해도가 너무 높고, 유도가 느리며, 배설이 지연되고, 신독성이 있어 현재 역사적으로 중요한 의미를 지닙니다. 할로탄의 간독성으로 인해 새로운 할로겐 함유 마취제에 대한 연구가 계속되었고, 1970년대에 엔플루란, 이소플루란, 세보플루란이라는 세 가지 약물이 개발되었습니다. 세보플루란은 높은 가격에도 불구하고 조직 용해도가 낮고, 냄새가 좋으며, 내약성이 우수하고, 유도가 빠르기 때문에 널리 사용되었습니다. 마지막으로, 이 그룹의 마지막 약물인 데스플루란이 1993년에 임상에 도입되었습니다. 데스플루란은 세보플루란보다 조직 용해도가 훨씬 낮아 마취 유지에 탁월한 효과를 제공합니다. 이 그룹의 다른 마취제와 비교했을 때, 데스플루란은 마취에서 가장 빨리 빠져나갑니다.

아주 최근, 이미 20세기 말에 새로운 기체 마취제인 제논이 마취과 치료에 도입되었습니다. 이 불활성 기체는 공기 중 무거운 성분의 천연 성분입니다(공기 1,000m³당 제논은 86cm³입니다). 최근까지 의학에서 제논의 사용은 임상 생리학 분야에만 국한되었습니다. 방사성 동위원소인 127Xe와 111Xe는 호흡기, 순환계, 그리고 장기 혈류 질환을 진단하는 데 사용되었습니다. 제논의 마취 효과는 NV 라자레프(N.V. Lazarev)에 의해 1941년에 예측되고 1946년에 확인되었습니다. 임상에서 제논이 처음 사용된 것은 1951년으로 거슬러 올라갑니다(S. Cullen과 E. Gross). 러시아에서 제논의 마취제로서의 사용과 그 연구는 L.A. 부아치제, V.P. 스몰니코프(1962), 그리고 이후 NE 부로바의 이름과 연관되어 있습니다. NE 부로바가 V.N. 포타포프, GA. 마키예프와 공동 집필한 논문 "마취학에서의 제논"(임상 및 실험 연구)은 2000년에 출판되었으며, 세계 최초의 마취학 실무입니다.

현재 흡입 마취제는 주로 마취 유지 기간에 사용됩니다. 마취 유도 목적으로는 소아에게만 흡입 마취제가 사용됩니다. 오늘날 마취과 의사는 이산화질소와 제논이라는 두 가지 기체 흡입 마취제와 할로탄, 이소플루란, 엔플루란, 세보플루란, 데스플루란이라는 다섯 가지 액체 흡입 마취제를 사용합니다. 시클로프로판, 트리클로로에틸렌, 메톡시플루란, 에테르는 대부분의 국가에서 임상에서 사용되지 않습니다. 디에틸 에테르는 러시아 연방의 일부 소규모 병원에서 여전히 사용되고 있습니다. 현대 마취학에서 다양한 전신 마취 방법이 차지하는 비중은 전체 마취의 최대 75%이며, 나머지 25%는 다양한 국소 마취입니다. 흡입 전신 마취가 지배적이며, 정맥 전신 마취가 약 20~25%를 차지합니다.

현대 마취학에서 흡입 마취제는 단일 마취제뿐만 아니라 전신 균형 마취의 구성 요소로도 사용됩니다. 서로 증강시켜 최적의 임상 효과를 내는 소량의 약물을 사용한다는 아이디어 자체는 단일 마취 시대에 매우 혁명적이었습니다. 실제로 다성분 현대 마취의 원리가 구현된 것도 바로 이 시기였습니다. 균형 마취는 정밀 증발기의 부족으로 인한 마취성 물질의 과다 복용이라는 당시의 주요 문제를 해결했습니다.

주요 마취제로 일산화질소를 사용하였고, 바르비투르산염과 스코폴라민은 진정 작용을 하였고, 벨라도나와 아편제는 반사 활동을 억제하였고, 아편유사제는 진통 작용을 일으켰습니다.

오늘날 균형 마취에는 이산화질소와 함께 제논 또는 기타 현대식 흡입 마취제가 사용되고, 벤조디아제핀은 바르비투르산염과 스코폴라민으로 대체되었으며, 기존 진통제는 현대식 진통제(펜타닐, 수펜타닐, 레미펜타닐)로 대체되었고, 중요 장기에 미치는 영향을 최소화하는 새로운 근이완제가 등장했습니다. 신경 식물적 억제는 항정신병제와 클로니딘에 의해 수행되기 시작했습니다.

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흡입 마취제: 치료에서의 위치

한 가지 흡입 마취제를 사용하는 단일 마취 시대는 이제 과거의 일이 되고 있습니다. 이 기술은 소아과 진료와 성인 소규모 수술에서 여전히 사용되고 있지만, 다성분 전신 마취는 1960년대 이후 마취과 진료를 지배해 왔습니다. 흡입 마취제의 역할은 수술 중 의식 소실과 마취 상태 유지라는 첫 번째 요소를 달성하고 유지하는 데 국한됩니다. 마취 심도는 MAC에 영향을 미치는 모든 추가 보조제를 고려하여 선택된 약물의 1.3 MAC에 상응해야 합니다. 마취과 의사는 흡입 성분이 진통, 근육 이완, 신경 식물적 억제 등 전신 마취의 다른 요소에 용량 의존적인 영향을 미친다는 점을 유념해야 합니다.

마취학 소개

오늘날 마취 유도 문제는 정맥 마취제 도입으로 해결되었고, 이후 마취 유지를 위해 흡입 마취제로 전환되었다고 할 수 있습니다. 이러한 결정의 근거는 물론 환자의 편안함과 마취 유도 속도입니다. 그러나 마취 유도에서 유지 기간으로의 전환 단계에서는 마취의 부족과 그로 인한 기관내관이나 피부 절개에 대한 신체의 반응과 관련된 여러 가지 함정이 있다는 점을 명심해야 합니다. 이는 마취과 의사가 마취 유도를 위해 초단시간 작용 바르비투르산염이나 진통 효과가 없는 수면제를 사용하고 흡입 마취제나 강력한 진통제(펜타닐)로 신체를 포화시킬 시간이 부족할 때 종종 관찰됩니다. 이러한 상태에 수반되는 혈액 순환의 과동적 반응은 고령 환자에게 매우 위험할 수 있습니다. 근육 이완제를 미리 투여하면 환자의 격렬한 반응이 눈에 띄지 않습니다. 그러나 모니터는 심혈관계의 "식물성 폭풍"을 보여줍니다. 특히 수술이 이미 시작된 경우, 환자들은 이 시기에 이러한 질환의 모든 부정적인 결과를 경험하며 깨어나는 경우가 많습니다.

의식 활성화를 방지하고 유지 기간의 원활한 달성을 위한 몇 가지 방법이 있습니다. 이는 흡입 마취제로 신체를 적시에 포화시켜 정맥 투여 도입제 작용이 끝날 때까지 MAC 또는 그 이상의 EDC5에 도달하도록 하는 것입니다. 또 다른 방법은 흡입 마취제(이산화이질소 + 이소플루란, 세보플루란 또는 제논)를 병용하는 것입니다.

벤조디아제핀과 케타민, 이산화질소와 케타민의 병용 투여는 좋은 효과를 나타냅니다. 마취과 의사는 펜타닐과 근이완제를 추가로 투여하여 효과를 확인합니다. 흡입제를 정맥 주사와 병용하는 병용 요법이 널리 사용됩니다. 마지막으로, 혈중 용해도가 낮은 강력한 흡입 마취제인 세보플루란과 데스플루란을 사용하면 유도 마취제 작용이 중단되기 전에도 마취제 농도에 빠르게 도달할 수 있습니다.

작용기전 및 약리효과

최초의 에테르 마취제가 투여된 지 약 150년이 지났지만, 흡입 마취제의 마취 작용 기전은 아직 완전히 밝혀지지 않았습니다. 19세기 후반과 20세기 초에 제안된 기존 이론(응고, 지질, 표면 장력, 흡착)은 전신 마취의 복잡한 기전을 밝히지 못했습니다. 마찬가지로, 노벨상을 두 번이나 수상한 L. 폴링의 물 미세 결정 이론도 모든 의문에 답하지 못했습니다. 폴링에 따르면, 마취 상태의 발생은 전신 마취제가 조직의 수용액상에서 특이한 결정을 형성하는 특성으로 설명되는데, 이 결정은 세포막을 통한 양이온의 이동을 방해하여 탈분극 과정과 활동전위 형성을 차단합니다. 이후 몇 년 동안 모든 마취제가 결정을 형성하는 특성을 가지고 있는 것은 아니며, 결정을 형성하는 마취제는 임상 농도를 초과하는 농도로 결정을 형성한다는 연구 결과가 나왔습니다. 1906년, 영국의 생리학자 C. 셰링턴은 전신 마취제가 주로 시냅스를 통해 특정 작용을 발휘하여 시냅스 흥분 전달을 억제한다고 제안했습니다. 그러나 마취제의 영향으로 신경 흥분성이 억제되고 시냅스 흥분 전달이 억제되는 기전은 아직 완전히 밝혀지지 않았습니다. 일부 과학자들에 따르면, 마취 분자는 신경 세포막에 일종의 망토를 형성하여 이온의 통과를 방해하고, 이로 인해 막 탈분극 과정을 방지한다고 합니다. 다른 연구자들에 따르면, 마취제는 세포막의 양이온 "채널" 기능을 변화시킵니다. 서로 다른 마취제가 시냅스의 주요 기능 연결에 미치는 영향이 다르다는 것은 명백합니다. 어떤 마취제는 주로 신경 섬유 말단 수준에서 흥분 전달을 억제하는 반면, 다른 마취제는 막 수용체의 매개체에 대한 민감도를 감소시키거나 매개체 형성을 억제합니다. 신경 간 접촉 영역에서 전신 마취제의 주된 효과는 신체의 진통 체계를 통해 확인할 수 있는데, 현대적 의미에서 진통 체계는 통증 민감도를 조절하고 일반적으로 통증 자극을 억제하는 일련의 메커니즘입니다.

마취제의 영향으로 뉴런, 특히 시냅스의 생리적 불안정성이 변화한다는 개념은 전신 마취의 특정 순간에 뇌의 여러 부위 기능 억제 정도가 동일하지 않다는 것을 이해하는 데 더 가까워지게 해 주었습니다. 이러한 이해는 대뇌 피질과 함께 망상체의 기능이 마취제의 억제 효과에 가장 취약하다는 사실로 뒷받침되었는데, 이는 "망상 마취 이론"의 발전에 필수적인 요소였습니다. 이 이론은 망상체의 특정 영역이 파괴되면 약물 유도 수면이나 마취에 가까운 상태가 발생한다는 데이터를 통해 입증되었습니다. 오늘날 전신 마취의 효과는 뇌의 망상체 수준에서 반사 과정을 억제하는 결과라는 생각이 자리 잡았습니다. 이 경우, 상행성 활성화 효과가 제거되어 중추 신경계의 상위 부위의 감각 차단이 발생합니다. "망상마취 이론"이 널리 알려졌지만, 그것이 보편적인 이론이라고 인정받을 수는 없습니다.

이 분야에서 많은 노력이 기울여졌다는 점은 인정해야 합니다. 하지만 여전히 확실한 답을 찾지 못한 질문들이 있습니다.

최소 폐포 농도

"최소 폐포 농도"(MAC)라는 용어는 1965년 에게르(Eger) 등이 마취제의 효능(강도, 파워)을 나타내는 기준으로 도입했습니다. 이는 흡입 마취제의 MAC으로, 통증 자극을 받은 대상자의 50%에서 운동 활동을 억제합니다. 각 마취제의 MAC은 고정된 값이 아니며 환자의 연령, 주변 온도, 다른 약물과의 상호작용, 알코올 섭취 여부 등에 따라 달라질 수 있습니다.

예를 들어, 마약성 진통제와 진정제의 도입은 MAC을 감소시킵니다. 개념적으로 MAC과 평균 유효 용량(ED50) 사이에는 유사점이 있는데, 이는 ED95(환자의 95%에서 통증 자극에 대한 움직임의 부재)가 1.3 MAC과 동일하기 때문입니다.

흡입마취제의 최소폐포농도

• 이산화질소 - 105
• 제논 - 71
• 하포탄 - 0.75
• 엔플루란 - 1.7
• 이소플루란 - 1.2
• 세보플루란 - 2
• 데스플루란 - 6

MAC = 1을 달성하려면 고압 조건이 필요합니다.

엔플루란에 70% 이산화이질소(N2O)를 첨가하면 엔플루란의 MAC이 1.7에서 0.6으로, 할로탄은 0.77에서 0.29로, 이소플루란은 1.15에서 0.50으로, 세보플루란은 1.71에서 0.66으로, 데스플루란은 6.0에서 2.83으로 감소합니다. 위에 나열된 원인 외에도 MAC은 대사성 산증, 저산소증, 저혈압, α2-작용제, 저체온증, 저나트륨혈증, 저삼투압증, 임신, 알코올, 케타민, 오피오이드, 근이완제, 바르비투르산염, 벤조디아제핀, 빈혈 등에 의해 감소합니다.

다음 요인은 MAC에 영향을 미치지 않습니다: 마취 시간, PaCO2 = 21-95 mm Hg 범위 내의 저탄산혈증과 고탄산혈증, 대사성 알칼리증, 고산소혈증, 동맥 고혈압, 고칼륨혈증, 고삼투압증, 프로프라놀롤, 이소프로테레놀, 날록손, 아미노필린 등.

중추신경계에 미치는 영향

흡입 마취제는 중추 신경계 수준에서 매우 심각한 변화를 일으킵니다. 즉, 의식 상실, 전기 생리학적 장애, 뇌 혈류량, 뇌의 산소 소비량, 뇌척수액 압력 등 뇌혈류량의 변화 등이 발생합니다.

흡입 마취제를 흡입할 때, 뇌혈류량과 뇌산소소비량 사이의 관계는 용량 증가에 따라 교란됩니다. 이러한 효과는 뇌혈관 자가조절이 정상일 때, 즉 정상 두개내 동맥압(BP)(50~150 mmHg)을 기준으로 관찰된다는 점을 유념해야 합니다. 뇌혈관 확장이 증가하고 그에 따라 뇌혈류량이 증가하면 뇌산소소비량이 감소합니다. 이러한 효과는 혈압이 감소함에 따라 감소하거나 사라집니다.

강력한 흡입 마취제는 뇌 조직의 대사를 감소시키고, 뇌혈관 확장을 유발하며, 뇌척수액 압력과 뇌혈류량을 증가시킵니다. 이산화질소는 전신 및 국소 뇌혈류를 적당히 증가시키므로 두개내압은 유의미하게 증가하지 않습니다. 제논 또한 두개내압을 증가시키지 않지만, 70% 이산화질소와 비교했을 때 뇌혈류 속도를 거의 두 배로 증가시킵니다. 가스 공급이 중단되면 이전 상태로 즉시 회복됩니다.

각성 상태에서 뇌혈류는 뇌의 산소 소비량과 명확한 상관관계를 보입니다. 산소 소비량이 감소하면 뇌혈류량도 감소합니다. 이소플루란은 다른 마취제보다 이러한 상관관계를 더 잘 유지할 수 있습니다. 마취제에 의한 뇌혈류량 증가는 점차 초기 수준으로 정상화되는 경향이 있습니다. 특히 할로탄을 이용한 마취 유도 후 뇌혈류량은 2시간 이내에 정상화됩니다.

흡입 마취제는 뇌척수액의 양에 상당한 영향을 미쳐 뇌척수액의 생성과 재흡수 모두에 영향을 미칩니다. 따라서 엔플루란은 뇌척수액 생성을 증가시키는 반면, 이소플루란은 생성이나 재흡수에 거의 영향을 미치지 않습니다. 할로탄은 뇌척수액 생성 속도를 감소시키지만 재흡수 저항성을 증가시킵니다. 중등도의 저탄산혈증이 있는 경우, 이소플루란은 할로탄이나 엔플루란에 비해 척수압을 위험할 정도로 증가시킬 가능성이 적습니다.

흡입 마취제는 뇌파(EEG)에 상당한 영향을 미칩니다. 마취제 농도가 증가함에 따라 생체 전기파의 주파수는 감소하고 전압은 증가합니다. 마취제 농도가 매우 높으면 전기적 무음 영역이 관찰될 수 있습니다. 다른 마취제와 마찬가지로 제논은 70~75% 농도에서 알파파와 베타파 활동을 억제하여 EEG 진동 주파수를 8~10Hz로 낮춥니다. 뇌 혈류 상태를 진단하기 위해 33% 제논을 5분간 흡입하면 행복감, 현기증, 호흡 정지, 메스꺼움, 무감각, 머리의 무거움 등 여러 신경학적 장애가 발생합니다. 이때 관찰되는 알파파와 베타파 진폭의 감소는 일시적이며, 제논 공급이 중단되면 EEG가 회복됩니다. NE Burov 등(2000)에 따르면, 제논이 뇌 구조나 대사에 미치는 부정적인 영향은 관찰되지 않았습니다. 다른 흡입 마취제와 달리 엔플루란은 고진폭의 반복적인 날카로운 파동 활동을 유발할 수 있습니다. 이 활동은 엔플루란의 용량을 줄이거나 PaCO2a를 증가시킴으로써 중화될 수 있습니다.

심혈관계에 미치는 영향

모든 강력한 흡입 마취제는 심혈관계를 억제하지만, 혈역학적 효과는 다양합니다. 심혈관계 억제의 임상적 증상은 저혈압입니다. 특히 할로탄의 경우, 이러한 효과는 주로 심근 수축력과 수축 빈도의 감소에 기인하며, 전체 혈관 저항은 최소한으로 감소합니다. 엔플루란은 심근 수축력을 억제하고 전체 말초 저항을 감소시킵니다. 할로탄이나 엔플루란과 달리, 이소플루란과 데스플루란의 효과는 주로 혈관 저항의 감소에 기인하며 용량 의존적입니다. 마취제 농도를 2 MAC으로 증가시키면 혈압이 50%까지 감소할 수 있습니다.

할로탄은 부정적인 시간대적 효과를 특징으로 하는 반면, 엔플루란은 빈맥을 더 자주 유발합니다.

스코브스터(Skovster) 등이 1977년에 실시한 실험 연구 결과에 따르면, 이소플루란은 미주신경과 교감신경 기능을 모두 억제하지만, 미주신경 구조가 더 크게 억제됨에 따라 심박수가 증가하는 것으로 나타났습니다. 긍정적인 심박수 증가 효과는 젊은 환자에서 더 자주 관찰되며, 40세 이상 환자에서는 그 정도가 감소한다는 점에 유의해야 합니다.

할로탄과 엔플루란을 사용하면 주로 뇌졸중 양이 감소하고, 이소플루란을 사용하면 그보다 덜 심박출량이 감소합니다.

할로탄은 심박수에 미치는 영향이 가장 적습니다. 데스플루란은 가장 심한 빈맥을 유발합니다. 혈압과 심박출량이 감소하거나 안정적으로 유지되기 때문에 심장 활동과 심근 산소 소비량이 10~15% 감소합니다.

이산화질소는 혈역학에 다양한 영향을 미칩니다. 심장 질환 환자의 경우, 특히 오피오이드 진통제와 병용 시 이산화질소는 저혈압과 심박출량 감소를 유발합니다. 심혈관계가 정상적으로 기능하는 젊은 환자에서는 이러한 현상이 나타나지 않습니다. 이산화질소는 교감신경계와 부신계의 활성화로 심근에 대한 이산화질소의 억제 효과를 중화시키기 때문입니다.

이산화이질소가 폐 순환에 미치는 영향 또한 다양합니다. 폐동맥압이 상승된 환자의 경우, 이산화이질소를 추가 투여하면 압력이 더욱 상승할 수 있습니다. 흥미롭게도, 이소플루란 투여 시 폐혈관 저항 감소는 전신 혈관 저항 감소보다 적습니다. 세보플루란은 이소플루란과 데스플루란보다 혈역학에 미치는 영향이 적습니다. 문헌에 따르면, 제논은 심혈관계에 유익한 효과를 나타냅니다. 서맥 경향과 약간의 혈압 상승이 관찰됩니다.

마취제는 간 순환과 간의 혈관 저항에 직접적인 영향을 미칩니다. 특히 이소플루란은 간 혈관을 확장시키는 반면, 할로탄은 그렇지 않습니다. 두 약물 모두 총 간의 혈류량을 감소시키지만, 이소플루란 마취 시 산소 요구량은 감소합니다.

할로탄에 일산화이질소를 첨가하면 장내 혈류가 더욱 감소하고, 이소플루란은 체세포 또는 장기 신경 자극과 관련된 신장 및 장내 혈관 수축을 예방할 수 있습니다.

심장 리듬에 미치는 영향

흡입 마취 및 수술 환자의 60% 이상에서 심장 부정맥이 관찰될 수 있습니다. 엔플루란, 이소플루란, 데스플루란, 세보플루란, 이산화질소, 제논은 할로탄보다 리듬 장애를 유발할 가능성이 낮습니다. 고아드레날린혈증과 관련된 부정맥은 할로탄 마취를 받는 성인에서 소아보다 더 심합니다. 고탄산혈증은 부정맥에 기여합니다.

방실결절 리듬은 거의 모든 마취제 흡입 시 자주 관찰되는데, 제논은 예외일 수 있습니다. 특히 엔플루란과 이산화질소를 이용한 마취 시 이러한 현상이 두드러집니다.

관상동맥 자가조절은 관상동맥 혈류량과 심근 산소 요구량 사이의 평형을 유지합니다. 허혈성 심질환(IHD) 환자의 경우, 이소플루란 마취 하에서 전신 혈압이 감소하더라도 관상동맥 혈류량은 감소하지 않습니다. 이소플루란으로 인해 저혈압이 유발되는 경우, 개에서 실험적 관상동맥 협착이 있는 경우 심각한 심근 허혈이 발생합니다. 저혈압을 예방할 수 있다면, 이소플루란은 스틸 증후군을 유발하지 않습니다.

동시에, 강력한 흡입 마취제에 일산화이질을 첨가하면 관상동맥 혈류 분포가 방해받을 수 있습니다.

전신 흡입 마취 하에서는 신장 혈류량이 변하지 않습니다. 이는 자가조절에 의해 촉진되는데, 자가조절은 전신 혈압이 감소하면 신장 혈관의 총 말초 저항을 감소시킵니다. 혈압이 감소하면 사구체 여과율이 감소하고, 결과적으로 소변 생성량도 감소합니다. 혈압이 회복되면 모든 것이 원래 수준으로 돌아갑니다.

호흡기계에 미치는 영향

모든 흡입 마취제는 호흡 억제 효과가 있습니다. 용량이 증가함에 따라 호흡이 얕고 빈번해지며, 흡입량이 감소하고 혈중 이산화탄소 분압이 증가합니다. 그러나 모든 마취제가 호흡수를 증가시키는 것은 아닙니다. 따라서 이소플루란은 이산화이질소가 존재할 때만 호흡수를 증가시킬 수 있습니다. 제논은 또한 호흡수를 감소시킵니다. 농도가 70~80%에 도달하면 호흡수가 분당 12~14회로 감소합니다. 제논은 모든 흡입 마취제 중 가장 무거운 기체이며 밀도 계수가 5.86 g/L라는 점을 명심해야 합니다. 따라서 환자가 독립적으로 호흡할 때 제논 마취 중 마취성 진통제를 추가하는 것은 적절하지 않습니다. Tusiewicz et al., 1977에 따르면 호흡 효율은 늑간근이 40%, 횡격막이 60%를 담당합니다. 흡입 마취제는 언급된 근육에 대해 용량 의존적인 억제 효과를 나타내며, 마약성 진통제 또는 중추성 근이완 효과가 있는 약물과 병용 시 그 효과가 현저히 증가합니다. 흡입 마취, 특히 마취제 농도가 충분히 높을 경우 무호흡이 발생할 수 있습니다. 또한, MAC과 무호흡을 유발하는 용량의 차이는 마취제마다 다릅니다. 가장 작은 차이는 엔플루란입니다. 흡입 마취제는 기도 긴장도에 단일 방향으로 영향을 미칩니다. 즉, 기관지 확장으로 인한 기도 저항을 감소시킵니다. 이러한 효과는 이소플루란, 엔플루란, 세보플루란보다 할로탄에서 더 크게 나타납니다. 따라서 모든 흡입 마취제가 기관지 천식 환자에게 효과적이라고 결론지을 수 있습니다. 그러나 이러한 효과는 히스타민 방출을 차단하는 것이 아니라, 히스타민의 기관지 수축 효과를 예방하는 데 기인합니다. 흡입 마취제는 점액섬모 활동을 어느 정도 억제한다는 사실도 기억해야 합니다. 이는 기관내삽관 튜브의 존재 및 건조 가스 흡입과 같은 부정적인 요소와 함께 수술 후 기관지폐 합병증이 발생할 수 있는 환경을 조성합니다.

간 기능에 미치는 영향

할로탄은 간에서 비교적 높은 대사율(15-20%)을 보이기 때문에, 간독성을 유발할 가능성에 대한 의견이 항상 존재해 왔습니다. 문헌에 간 손상 사례가 보고되었지만, 이러한 위험은 실제로 존재했습니다. 따라서 후속 흡입 마취제 합성의 주요 목표는 새로운 할로겐 함유 흡입 마취제의 간 대사를 감소시키고 간독성 및 신독성 효과를 최소화하는 것이었습니다. 메톡시플루란의 대사율이 40-50%이고 할로탄의 대사율이 15-20%일 때, 세보플루란의 경우 3%, 엔플루란의 경우 2%, 이소플루란의 경우 0.2%, 데스플루란의 경우 0.02%입니다. 제시된 데이터는 데스플루란이 간독성 효과를 나타내지 않음을 시사합니다. 이소플루란의 경우 이론적으로만 가능하며, 엔플루란과 세보플루란의 경우 매우 낮은 수치를 보입니다. 일본에서 시행된 세보플루란 마취제 백만 건 중 간 손상 사례는 단 두 건만 보고되었습니다.

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혈액에 미치는 영향

흡입 마취제는 조혈, 세포 구성 요소, 그리고 응고에 영향을 미칩니다. 특히 이산화이질소의 기형 유발 및 골수 억제 효과는 잘 알려져 있습니다. 이산화이질소에 장기간 노출되면 비타민 B12 대사에 관여하는 메티오닌 합성효소의 억제로 인해 빈혈이 발생합니다. 중증 환자에서 이산화이질소의 임상 농도를 10분~5분 동안 흡입한 후에도 골수의 거대적아구증(megaloblastic change)이 관찰되었습니다.

흡입 마취제가 혈소판에 영향을 미쳐 혈관 평활근에 영향을 미치거나 혈소판 기능에 영향을 미쳐 출혈을 촉진한다는 증거가 있습니다. 할로탄은 혈소판 응집 능력을 감소시킨다는 증거가 있습니다. 할로탄 마취에서 출혈이 약간 증가하는 것으로 나타났습니다. 이소플루란과 엔플루란 흡입에서는 이러한 현상이 나타나지 않았습니다.

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신경근계에 미치는 영향

흡입 마취제가 근이완제의 작용을 강화한다는 것은 오랫동안 알려져 왔지만, 그 작용 기전은 아직 불분명합니다. 특히 이소플루란은 할로탄보다 숙시닐콜린 차단 효과를 더 크게 강화하는 것으로 밝혀졌습니다. 동시에, 흡입 마취제는 비탈분극성 근이완제의 작용 효과를 더 크게 강화하는 것으로 나타났습니다. 흡입 마취제의 효과 간에는 일정한 차이가 관찰됩니다. 예를 들어, 이소플루란과 엔플루란은 할로탄과 세보플루란보다 더 오래 지속되는 신경근 차단 효과를 강화합니다.

내분비계에 미치는 영향

마취 중에는 인슐린 분비가 감소하거나 말초 조직이 포도당을 활용하는 능력이 감소하여 포도당 수치가 증가합니다.

모든 흡입 마취제 중에서 세보플루란은 포도당 농도를 초기 수준으로 유지하므로 세보플루란은 당뇨병 환자에게 사용하는 것이 좋습니다.

흡입 마취제와 오피오이드가 항이뇨호르몬 분비를 유발한다는 가정은 더 정확한 연구 방법을 통해 확인되지 않았습니다. 항이뇨호르몬의 상당한 분비는 수술 자극에 대한 스트레스 반응의 일부라는 것이 밝혀졌습니다. 흡입 마취제는 레닌과 세로토닌 수치에도 거의 영향을 미치지 않습니다. 동시에, 할로탄은 혈중 테스토스테론 수치를 유의미하게 감소시키는 것으로 나타났습니다.

마취 유도 시 흡입 마취제가 정맥 마취제보다 호르몬(부신피질자극호르몬, 코르티솔, 카테콜아민) 방출에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.

할로탄은 엔플루란보다 카테콜아민 수치를 더 크게 증가시킵니다. 할로탄은 심장의 아드레날린 민감도를 증가시키고 부정맥을 유발하기 때문에, 크롬친화세포종 제거에는 엔플루란, 이소플루란, 세보플루란의 사용이 더 적합합니다.

자궁과 태아에 미치는 영향

흡입 마취제는 자궁근층을 이완시켜 주산기 출혈량을 증가시킵니다. 아편유사제와 병용한 이산화질소 마취와 비교했을 때, 할로탄, 엔플루란, 이소플루란 마취 후 출혈량은 유의미하게 높습니다. 그러나 이산화질소와 산소 마취에 보조적으로 0.5% 할로탄, 1% 엔플루란, 0.75% 이소플루란을 소량 사용하는 것은 수술대에서 깨어나는 것을 방지하는 한편, 출혈량에 유의미한 영향을 미치지 않습니다.

흡입 마취제는 태반을 통과하여 태아에게 영향을 미칩니다. 특히 할로탄 1 MAC은 모체의 저혈압과 빈맥이 경미하더라도 태아 저혈압을 유발합니다. 그러나 이러한 태아 저혈압은 말초 저항 감소를 동반하여 말초 혈류량을 충분한 수준으로 유지합니다. 그러나 이소플루란은 태아에게 더 안전합니다.

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약동학

기체 또는 증기 마취제를 환자의 폐에 직접 투여하면 약물이 폐포에서 동맥혈로 빠르게 확산되고, 나아가 중요 장기 전체로 퍼져나가 특정 농도의 약물이 생성됩니다. 효과의 심각성은 궁극적으로 뇌에서 흡입 마취제가 치료 농도에 도달하는 데 달려 있습니다. 뇌는 매우 잘 관류되는 장기이기 때문에 혈액과 뇌에서 흡입제의 분압은 상당히 빠르게 평형을 이룹니다. 폐포 막을 통한 흡입 마취제의 교환은 매우 효과적이므로 폐 순환을 통해 순환하는 혈액 내 흡입제의 분압은 폐포 기체에서 발견되는 분압과 매우 유사합니다. 따라서 뇌 조직 내 흡입 마취제의 분압은 동일한 약물의 폐포 분압과 거의 차이가 없습니다. 환자가 흡입 시작 직후 잠들지 않고, 흡입 종료 직후 깨어나지 않는 이유는 주로 흡입 마취제의 혈중 용해도 때문입니다. 약물이 작용 부위로 침투하는 과정은 다음과 같은 단계로 나타낼 수 있습니다.

• 증발 및 기도로의 유입
• 폐포막을 통과하여 혈액으로 들어간다.
• 혈액에서 조직막을 통과하여 뇌와 다른 장기 및 조직의 세포로 전환됩니다.

흡입 마취제가 폐포에서 혈액으로 유입되는 속도는 혈중 마취제의 용해도뿐만 아니라 폐포 혈류량과 폐포 가스와 정맥혈의 분압 차이에도 영향을 받습니다. 마취제 농도에 도달하기 전에 흡입 마취제는 다음과 같은 경로를 따라 이동합니다. 폐포 가스 -> 혈액 -> 뇌 -> 근육 -> 지방, 즉 혈관이 잘 발달된 장기와 조직에서 혈관이 잘 발달되지 않은 조직으로 이동합니다.

혈액/가스 비율이 높을수록 흡입 마취제의 용해도가 높아집니다(표 2.2). 특히, 할로탄의 혈액/가스 용해도 비율이 2.54이고 데스플루란의 비율이 0.42일 때, 데스플루란의 마취 유도 시작 속도는 할로탄보다 6배 더 빠릅니다. 데스플루란을 혈액/가스 비율이 12인 메톡시플루란과 비교하면 메톡시플루란이 마취 유도에 적합하지 않은 이유가 명확해집니다.

간에서 대사되는 마취제의 양은 폐를 통해 호기되는 양보다 현저히 적습니다. 대사되는 메톡시플루란의 비율은 40~50%, 할로탄은 15~20%, 세보플루란은 3%, 엔플루란은 2%, 이소플루란은 0.2%, 데스플루란은 0.02%입니다. 피부를 통한 마취제의 확산은 미미합니다.

마취제 공급이 중단되면 마취 유도와 반대되는 원리에 따라 마취제 제거가 시작됩니다. 혈액과 조직 내 마취제 용해도 계수가 낮을수록 각성 속도가 빨라집니다. 마취제의 빠른 제거는 높은 산소 흐름과 그에 따른 높은 폐포 환기에 의해 촉진됩니다. 이산화질소와 제논의 제거는 매우 빠르게 일어나 확산성 저산소증이 발생할 수 있습니다. 후자는 흡입 공기 내 마취제 비율을 조절하면서 100% 산소를 8~10분 동안 흡입함으로써 예방할 수 있습니다. 물론 각성 속도는 마취제 사용 기간에 따라 달라집니다.

출금 기간

현대 마취과에서 마취 회복은 마취과 의사가 사용된 약물의 임상 약리학에 대한 충분한 지식을 갖추고 있다면 상당히 예측 가능합니다. 회복 속도는 약물 용량, 약동학, 환자 연령, 마취 기간, 출혈량, 수혈된 삼투압 및 삼투압 용액의 양, 환자 및 주변 온도 등 여러 요인에 따라 달라집니다. 특히 데스플루란과 세보플루란을 사용할 때 회복 속도 차이는 이소플루란과 할로탄을 사용할 때보다 2배 더 빠릅니다. 후자는 에테르와 메톡시플루란보다 유리합니다. 그러나 가장 조절이 쉬운 흡입 마취제는 프로포폴과 같은 일부 정맥 마취제보다 작용 시간이 더 길며, 환자는 흡입 마취 중단 후 10~20분 이내에 깨어납니다. 물론 마취 중 투여된 모든 약물을 고려해야 합니다.

마취 유지

흡입 마취제만으로 마취를 유지할 수 있습니다. 그러나 많은 마취과 의사는 여전히 흡입 마취제에 진통제, 근이완제, 혈압 강하제, 강심제 등의 보조제를 추가하는 것을 선호합니다. 마취과 의사는 다양한 특성을 가진 흡입 마취제를 보유하고 있으므로, 원하는 특성을 가진 마취제를 선택하여 마취 효과뿐만 아니라 혈압 강하 또는 기관지 확장 효과 등을 활용할 수 있습니다. 예를 들어 신경외과에서는 이소플루란이 선호되는데, 이소플루란은 뇌혈관의 이산화탄소 분압 의존성을 유지하고 뇌의 산소 소비를 줄이며 뇌척수액의 역학에 유익한 영향을 미쳐 압력을 낮춥니다. 마취 유지 기간 동안 흡입 마취제는 비탈분극성 근이완제의 효과를 연장할 수 있다는 점을 명심해야 합니다. 특히 엔플루란 마취 시 베쿠로늄의 근이완 효과 증강은 이소플루란이나 할로탄보다 훨씬 강력합니다. 따라서 강력한 흡입 마취제를 사용하는 경우, 근이완제 용량을 미리 줄여야 합니다.

금기사항

모든 흡입 마취제의 일반적인 금기 사항은 해당 마취제의 정확한 용량을 측정할 수 있는 특정 기술 수단(선량계, 증발기)이 없다는 것입니다. 많은 마취제의 상대적 금기 사항은 심각한 저혈량증, 악성 고열, 그리고 두개내 고혈압의 가능성입니다. 그 외의 금기 사항은 흡입 마취제와 기체 마취제의 특성에 따라 달라집니다.

이산화질소와 제논은 확산 능력이 높습니다. 폐쇄된 공간을 기체로 채울 위험이 있어 폐쇄성 기흉, 공기색전증, 급성 장폐색 환자, 신경외과 수술(기두증), 고막 성형 수술 등의 환자에게는 사용이 제한됩니다. 이러한 마취제가 기관내관 커프(cuff)로 확산되면 튜브 내 압력이 증가하여 기관 점막의 허혈을 유발할 수 있습니다. 관류 후 기간이나 혈역학적 기능이 저하된 심장 결함이 있는 환자에게는 이산화질소의 심장억제 효과로 인해 이산화질소를 사용하지 않는 것이 좋습니다.

이산화질소는 폐혈관 저항을 증가시키므로 폐고혈압 환자에게는 처방되지 않습니다. 기형 발생을 방지하기 위해 이산화질소는 임산부에게 사용해서는 안 됩니다.

제논 사용에 대한 금기사항은 고산소 혼합물을 사용해야 한다는 것입니다(심장 및 폐 수술).

이소플루란을 제외한 다른 모든 마취제의 경우, 두개내압 상승과 관련된 상태는 금기입니다. 심한 저혈량증은 혈관확장 효과로 인해 이소플루란, 세보플루란, 데스플루란, 엔플루란의 사용에 금기입니다. 할로탄, 세보플루란, 데스플루란, 엔플루란은 악성 고열 발생 위험이 있는 경우 금기입니다.

할로탄은 심근 억제를 유발하므로 중증 심장 질환 환자에게는 사용이 제한됩니다. 원인을 알 수 없는 간 기능 장애 환자에게는 할로탄을 사용해서는 안 됩니다.

신장 질환과 간질은 엔플루란의 추가 금기 사항입니다.

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내약성 및 부작용

일산화이질소는 비타민 Bi2의 코발트 원자를 비가역적으로 산화시킴으로써 미엘린 형성에 필수적인 메티오닌 합성효소와 DNA 합성에 필수적인 티미딘 합성효소와 같은 B12 의존 효소의 활성을 억제합니다. 또한, 일산화이질소에 장기간 노출되면 골수 기능 저하(거대적아구성 빈혈) 및 심지어 신경학적 결손(말초신경병증 및 섬유성 골수증)을 유발합니다.

할로탄은 간에서 주요 대사산물인 트리플루오로아세트산과 브롬화물로 산화되므로 수술 후 간 기능 장애가 발생할 수 있습니다. 할로탄 간염은 드물지만(할로탄 마취 35,000건당 1건) 마취과 의사는 이 점을 인지해야 합니다.

면역 기전이 할로탄의 간독성(호산구증가증, 발진)에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있습니다. 트리플루오로아세트산의 영향으로 간 미세소체 단백질은 자가면역 반응을 유발하는 유발 항원 역할을 합니다.

이소플루란의 부작용으로는 중등도의 베타-아드레날린 자극, 골격근 혈류 증가, 총 말초혈관저항(TPVR) 및 혈압 감소가 있습니다(DE Morgan and MS Mikhail, 1998). 이소플루란은 또한 다른 흡입 마취제보다 호흡 억제 효과가 다소 더 큽니다. 이소플루란은 간의 혈류량과 이뇨 작용을 감소시킵니다.

세보플루란은 마취호흡기 흡수기를 채우는 데 사용되는 소다석회에 의해 분해됩니다. 세보플루란이 폐쇄 회로에서 저유량 가스 흐름으로 건조 소다석회와 접촉하면 최종 제품 "A"의 농도가 증가합니다. 신장 세뇨관 괴사 발생 위험이 크게 증가합니다.

특정 흡입 마취제의 독성 효과는 약물 대사 비율에 따라 달라집니다. 대사 비율이 높을수록 약물은 더 나쁘고 독성이 강합니다.

엔플루란의 부작용으로는 심근 수축력 억제, 혈압 및 산소 소비량 감소, 심박수(HR) 증가 및 총 말초혈관 저항(TPVR) 증가가 있습니다. 또한, 엔플루란은 심근을 카테콜아민에 민감하게 만들므로 이 점을 유의해야 하며, 4.5mcg/kg 용량의 에피네프린은 사용해서는 안 됩니다. 다른 부작용으로는 1 MAC 투여 시 호흡 억제가 있으며, 자발 호흡 시 pCO2가 60mmHg로 증가합니다. 특히 고농도의 엔플루란을 투여하는 경우, 간질성 발작이 발생할 수 있으므로 엔플루란으로 인한 두개내 고혈압을 제거하기 위해 과호흡을 사용해서는 안 됩니다.

알코올 중독자에게서는 제논 마취의 부작용이 관찰됩니다. 마취 초기에는 현저한 정신운동 활동이 나타나며, 진정제 투여로 완화됩니다. 또한, 제논이 빠르게 제거되고 폐포 공간을 가득 채우면서 확산성 저산소증 증후군이 발생할 수 있습니다. 이러한 현상을 예방하기 위해서는 제논 마취를 중단한 후 4~5분 동안 환자의 폐에 산소를 공급해야 합니다.

임상적 용량에서 할로탄은 특히 심혈관 질환이 있는 환자에게 심근 억제를 일으킬 수 있습니다.

상호 작용

마취 유지 기간 동안 흡입 마취제는 비탈분극성 근이완제의 작용을 연장시켜서 그 소모를 크게 줄일 수 있습니다.

이산화이질소는 마취 효과가 약하기 때문에 일반적으로 다른 흡입 마취제와 병용하여 사용됩니다. 이러한 병용은 호흡 혼합물에서 이차 마취제의 농도를 낮출 수 있습니다. 이산화이질소와 할로탄, 이소플루란, 에테르, 시클로프로판의 병용은 널리 알려져 있으며 널리 사용됩니다. 진통 효과를 높이기 위해 이산화이질소는 펜타닐 및 다른 마취제와 병용됩니다. 마취과 의사는 고농도의 한 기체(예: 이산화이질소)를 사용할 때 다른 마취제(예: 할로탄)의 폐포 농도가 증가하는 또 다른 현상을 인지해야 합니다. 이 현상을 이차 기체 효과라고 합니다. 이 경우 환기(특히 기관 내 기체 흐름)와 폐포 수준에서 마취제의 농도가 증가합니다.

많은 마취과 의사가 흡입 마취의 복합 방법을 사용하기 때문에 증기 약물을 일산화이질소와 결합할 때 이러한 조합의 혈역학적 효과를 아는 것이 중요합니다.

특히, 할로탄에 이산화이질소를 첨가하면 심박출량이 감소하고, 이에 반응하여 교감신경부신계가 활성화되어 혈관 저항이 증가하고 혈압이 상승합니다. 엔플루란에 이산화이질소를 첨가하면 혈압과 심박출량이 약간 또는 미미하게 감소합니다. 마취제의 MAC 농도에서 이소플루란이나 데스플루란과 함께 이산화이질소를 투여하면 혈압이 약간 상승하며, 이는 주로 말초혈관 저항의 증가와 관련이 있습니다.

이소플루란과 이산화질소를 병용 투여하면 산소 소비량이 크게 감소하는 상황에서 관상동맥 혈류가 유의미하게 증가합니다. 이는 관상동맥 혈류의 자가조절 기전이 손상되었음을 시사합니다. 이소플루란에 이산화질소를 첨가했을 때도 유사한 현상이 관찰됩니다.

할로탄은 베타 차단제 및 칼슘 길항제와 병용 시 심근 억제를 증가시킵니다. 모노아민 산화효소(MAO) 억제제 및 삼환계 항우울제와 할로탄을 병용할 경우 혈압 불안정 및 부정맥 발생 위험이 있으므로 주의가 필요합니다. 할로탄과 아미노필린을 병용하는 것은 심각한 심실성 부정맥 발생 위험이 있어 위험합니다.

이소플루란은 이산화이질소 및 진통제(펜타닐, 레미펜타닐)와 잘 결합합니다. 세보플루란은 진통제와 잘 결합합니다. 세보플루란은 카테콜아민의 부정맥 유발 효과에 심근을 민감하게 만들지 않습니다. 소다석회(이산화탄소 흡수제)와 상호작용할 경우, 세보플루란은 분해되어 신독성 대사산물(α-올레핀 화합물)을 생성합니다. 이 화합물은 고온의 호흡 가스(저유량 마취)에서 축적되므로, 분당 2리터 미만의 신선 가스 유량을 사용하는 것은 권장되지 않습니다.

다른 일부 약물과 달리 데스플루란은 카테콜아민의 부정맥 유발 효과에 대한 심근 민감화를 유발하지 않습니다(에피네프린은 최대 4.5mcg/kg까지 사용할 수 있습니다).

제논은 진통제, 근육 이완제, 항정신병제, 진정제, 흡입 마취제와도 잘 상호작용합니다. 이러한 약물들은 흡입 마취제의 작용을 강화합니다.